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1、78m跨度預應(yīng)力混凝土剛架結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工玉溪體育館是集練習、比賽、演出、集會等功能為一體的體育建筑。平面呈八邊形，對邊最大距離72.6m，建筑總高度26.2m，總建筑面積9100m2。體育館屋蓋結(jié)構(gòu)采用跨度為78m的大型預應(yīng)力混凝土剛架承重，以懸吊8片曲面鋼網(wǎng)架組成屋蓋體系。鋼網(wǎng)架外周邊支承在看臺框架上，內(nèi)周邊懸吊于預應(yīng)力混凝土剛架下翼緣上。屋面覆蓋壓型彩色鋼板。預應(yīng)力混凝土剛架分為2榀，沿體育館縱向布置，間距8m。兩剛架之間用混凝土橫梁連接，其間布置天窗，以增加場館中心的天然采光。柱為等寬變高度斜柱，從剛架橫梁上翼緣(即標高+25.00m)向下向外傾斜，逐漸分開至12m。圖4-6-1、4-62、-2為體育館屋蓋平面與結(jié)構(gòu)方案簡圖。第1章 剛架結(jié)構(gòu)計算該剛架為體育館最主要的屋面承重結(jié)構(gòu)，跨度78.392m，按8度抗震設(shè)防。剛架橫梁采用工字形截面，大梁高度5m，上下翼緣寬度為1.2m，腹板厚0.4m。剛架柱為等寬度變高度斜柱，截面為矩形，柱腳截面1.2m3.5m，柱頂截面1.2m4.5m。剛架柱向外傾斜組成空間剛架結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在結(jié)構(gòu)計算時，綜合比較多種計算模型并根據(jù)現(xiàn)場施工條件，選取2種結(jié)構(gòu)計算模型(空間剛架結(jié)構(gòu)計算模型、平面剛架結(jié)構(gòu)計算模型)和2種支座約束情況(剛接和鉸接)進行詳細計算。其中平面剛架結(jié)構(gòu)計算分平面內(nèi)和平面外分別進行內(nèi)力分析。內(nèi)力分析結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)內(nèi)力很大。按平面剛架計算，3、橫梁跨中最大彎矩50115kNm，梁端最大負彎矩50485kNm，柱腳最大彎矩15280kNm，柱腳最大剪力2750kN，最大軸力9875kN。第2章 預應(yīng)力設(shè)計為解決大跨度預應(yīng)力剛架柱的大偏心受壓問題，使結(jié)構(gòu)具備好的抗震性能，該工程梁柱均采用了有粘結(jié)預應(yīng)力技術(shù)。根據(jù)截面計算及當時的預應(yīng)力鋼材市場供應(yīng)情況，預應(yīng)力筋采用1570級j 15鋼絞線。剛架橫梁預應(yīng)力筋為l40j 15鋼絞線，分為20束，每束7j 15，分3組按二次拋物線和直線布置。剛架柱預應(yīng)力筋為l40j 15鋼絞線，分為2組，各l0束以直線和曲線布置。錨具采用OVM體系群錯。預應(yīng)力張拉控制應(yīng)力con=0.7ptk。剛架混凝土設(shè)計強度4、C40。圖4-6-3為預應(yīng)力混凝土剛架簡圖。由于剛架結(jié)構(gòu)自身剛度較大，若剛架柱與基礎(chǔ)采用剛性連接，則預應(yīng)力筋張拉時因支座約束而產(chǎn)生的次應(yīng)力將成為影響結(jié)構(gòu)受力的重要因素，影響剛架工作狀態(tài)。為此在預應(yīng)力剛架結(jié)構(gòu)計算中對張拉次應(yīng)力進行反復計算分析，比較不同預應(yīng)力筋布置曲線引起的次應(yīng)力，力求將次應(yīng)力的不利影響減少到最低限度。為減少預應(yīng)力筋張拉時剛架結(jié)構(gòu)對預應(yīng)力產(chǎn)生的不利影響，設(shè)計時采用了分階段的支座約束方式。第一階段剛架施工時在柱腳與基礎(chǔ)間放置預埋鋼板支座，使之形成滑動面。由于施工時無水平力作用，故柱腳與基礎(chǔ)間的連接相當于滑動鉸支座，剛架上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)間不再有多余約束，保證了預應(yīng)力筋張拉時剛架的自由變5、形。該連接處同時也就作為預應(yīng)力剛架下端的張拉錨固位置，避免了預應(yīng)力筋張拉操作的困難。預應(yīng)力筋張拉完成后的第二階段，將上下兩塊鋼板及柱筋相互焊接，二次澆筑強度等級比剛架高一級的C45混凝土形成剛性連接。第3章 預應(yīng)力剛架結(jié)構(gòu)施工由于該工程結(jié)構(gòu)高度高、跨度大、結(jié)構(gòu)重，模板支架及支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計、高空模板定位、高空大體積混凝土的澆筑以及在20m高空進行60m以上長度預應(yīng)力筋的穿束和豎向預應(yīng)力孔道埋設(shè)、灌漿等問題都成為施工難點。經(jīng)過方案比較，采用鋼管腳手架，輔之以部分焊接型鋼作垂直支撐結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。在施工中，由于剛架柱變截面和向外傾斜使得高空支模的空間定位成為施工中十分復雜的難點。經(jīng)過現(xiàn)場采用多種方法反復測6、定校核得以解決。預應(yīng)力大梁金屬波紋管直徑70mm，在綁扎鋼筋骨架時就位，采用U形支架架立。預應(yīng)力剛架柱豎向預應(yīng)力管道則采用分節(jié)布設(shè)的方法成型。預應(yīng)力筋穿束是該工程施工的一個難點。為確保工程質(zhì)量并方便施工，采用先穿束法。即在施工時先將波紋管安裝就位，然后將預應(yīng)力筋穿人。先穿束法應(yīng)特別注意波紋管的固定、管口及外露鋼絞線的防水、防銹保護，確保混凝土澆筑過程中波紋管不破裂、不漏漿，鋼絞線在管內(nèi)能牽引移動。預應(yīng)力筋張拉在混凝土達到設(shè)計強度后進行。采用分批張拉方法，在梁柱上以每4束為1批，按對稱原則同時順序張拉，以確保截面受力均勻。張拉時以控制千斤頂油泵的油壓表為主，同時測量鋼絞線張拉伸長值，以綜合評定張拉力、孔道摩擦、預應(yīng)力筋等有無異常現(xiàn)象。剛架柱內(nèi)豎向孔道灌漿時應(yīng)確保波紋管孔道頂部密實。經(jīng)取現(xiàn)場材料試驗比較，確定灌漿用525號水泥，加入30%的砂，水灰比0.45。采用分段灌漿工藝，由下至上分段壓漿，最后在頂部補漿。大梁孔道從跨中向兩端壓漿，最后二次補漿。第4章 工程測試預應(yīng)力張拉時，在剛架柱腳、大梁跨中等各部位選取了12個測點進行變形監(jiān)測，以測試預應(yīng)力剛架的受力情況。實測結(jié)果表明，預應(yīng)力筋張拉效果明顯，滿足預期要求。特別是在預應(yīng)力筋張拉完成前的第一階段將剛架柱腳與基礎(chǔ)之間作為滑動鉸接支座的處理，放松了剛架的多余約束，對剛架預應(yīng)力的建立取得良好效果。